[发明专利]一种原位压裂曝气辅助电化学阵列井修复装置及方法

权利要求书

1.一种原位压裂曝气辅助电化学阵列井修复装置，其特征在于：其自动控制系统（8）分别通过线路与充气泵（4）、阳极缓冲液加药装置（9）和阴极缓冲液加药装置（10）相连，其中与阴极缓冲液加药装置（10）相连的线路分别与高压水动压裂泵（6）、抽吸泵废气处理装置（5）和污染缓冲液处理装置（11）相连；

阳极缓冲液加药装置（9）和抽吸泵废气处理装置（5）分别通过线路与阳极井（1）相连，充气泵（4）通过线路与曝气管（12）相连，组成曝气系统，曝气管（12）设置在阳极井（1）中；

高压水动压裂泵（6）通过线路与1口以上水动震裂井（3）相连；抽吸泵废气处理装置（5）、污染缓冲液处理装置（11）和阴极缓冲液加药装置（10）分别通过线路与阴极井（2）相连；

2口以上阳极井（1）和阴极井（2）分别组成阳极井阵列和阴极井阵列，阳极井（1）和阴极井（2）的线路分别与电源（7）相连，所述阳极井（1）中设置阳极电极，阴极井（2）中设置阴极电极。

2.根据权利要求1所述的一种原位压裂曝气辅助电化学阵列井修复装置，其特征在于：相邻阳极井（1）和阴极井（2）的间距为4米~6.5米，相邻阳极井（1）或相邻阴极井（2）的间距为2米~3.2米，阳极井（1）或阴极井（2）的井深为1米~5米，所述相邻水动震裂井（3）的间距为5米~20米。

3.根据权利要求1所述的一种原位压裂曝气辅助电化学阵列井修复装置，其特征在于：所述阳极井（1）内设置一层直径为1米~1.5米的开有槽沟的PVC井套，井套外包裹一层亚麻织物，亚麻织物外设置1层外环封隔层，所述外环封隔层由质量分数分别为20%的高岭土和80%的沙混合物组成；所述阴极井（2）内设置一层直径为0.6米~1米的多孔陶瓷管井套，井套外包裹一层亚麻织物，亚麻织物外设置1层外环封隔层，所述外环封隔层由质量分数分别为20%的高岭土和80%的沙混合物组成。

4.根据权利要求1所述的一种原位压裂曝气辅助电化学阵列井修复装置，其特征在于：所述每个阳极井（1）、阴极井（2）和水动震裂井（3）中都设置有溶液温度传感器、溶液水平传感器、电压传感器、pH值传感器和电流传感器，各传感器分别与电脑相连，由电脑控制系统直接控制所有设备的运转和反应状态。

5.根据权利要求1所述的一种原位压裂曝气辅助电化学阵列井修复装置，其特征在于：所述阳极电极为镀氧化铱的钛合金管，阴极电极为不锈钢栅管。

6.一种基于权利要求1~5任一所述修复装置的原位压裂曝气辅助电化学阵列井修复方法，其特征在于，具体步骤如下：

a. 在污染土壤区域分别打阳极井阵列和阴极井阵列，在污染土层区域打一口以上检测井，了解土层结构和地下水污染情况；打一口以上水动震裂井，井深到达渗透系数小于0.5 m/d的低渗透性的土层；

b. 对水动震裂井进行水动压裂，使土层产生裂缝，使电流密度增大，减少能耗；

c. 向阳极井和阴极井中分别灌入缓冲液，开启电源，对污染土层进行电动力修复；污染金属离子将在电动力驱动下向阴极富集；

d. 开启曝气系统，进行曝气处理，促进电极产生的污染气体的释放，通过抽吸泵废气处理装置将污染气体收集并进行处理。

7.根据权利要求6所述的一种原位压裂曝气辅助电化学阵列井修复方法，其特征在于：所述步骤b中水动震裂的压强为1200 psi~2000 psi，裂隙产生后，将压力颗粒支撑剂以70 psi~100 psi的压强注入到空隙中以支撑裂隙。

8.根据权利要求6所述的一种原位压裂曝气辅助电化学阵列井修复方法，其特征在于：所述步骤c中电动力修复过程中所使用的电极由若干个10 kw~20 kw的电源供电，所提供电压为30 V~220 V，所提供电量为 90 amps~330 amps；阴极井内所使用的缓冲液为12 wt%~15 wt%的柠檬酸，阳极井内所使用的缓冲液为5 mol/L的NaOH溶液。

9.根据权利要求6所述的一种原位压裂曝气辅助电化学阵列井修复方法，其特征在于：所述步骤d中进行曝气处理时的曝气量为20 ml/min ~300 ml/min。

10.根据权利要求6所述的一种原位压裂曝气辅助电化学阵列井修复方法，其特征在于：修复过程中土壤或电极温度不高于45度时，土壤pH值不低于2.3。